齿轮在我们生活中的各个领域中大家或多或少的接触过, 小到精密的机械手表,大到航空航天,几乎在各个于工业相关的领域中都有它的身影。我今天简单给大家介绍一种在汽车传动系统中应用较广的准双曲面齿轮, 英文术语叫 hypoid gear.

     齿轮的类型比较多, 有直齿圆柱齿轮,斜齿圆柱齿轮, 锥齿轮, 还有我们今天介绍的准双曲面齿轮等等。

一 准双曲面齿轮的特点

首先, 准双曲面齿轮的轴交角90°, 可以实现扭矩方向成90°的变化, 这也是汽车，飞机, 或者风电行业中常常需要的角度转换。同时一对尺寸大小不同, 齿数不同的齿轮啮合,来试验扭矩增大,速度降低的功能, 也就是通常所说的”增矩降速”。如果开过车的朋友, 尤其是学车时候开手动车的时候, 在爬坡的时候,教练师傅会让你挂到低档位, 其实就是选择一对速比较大的齿轮副, 在低速的时候提供更大的扭矩, 从而提供给车辆更多的动力。

那准双曲面齿轮有什么特点呢?

传递扭矩角度的变化

上面已经介绍过了, 可以实现扭矩动力的角度变化。

能够承受更大的载荷

在风电行业, 汽车行业, 无论是乘用车, SUV, 还是商用车如皮卡车 卡车 巴士等等, 都会用到这样的类型, 提供更大的动力。

传动更平稳, 噪音小

它的齿的左右面的压力角可以不一致，并且齿轮啮合时候的滑动方向是沿着齿宽和齿廓方向, 并且通过设计和工艺可以获得更优的齿轮啮合位置, 使得整个传动在受载情况下依旧在NVH性能方面表现优秀。

偏置距的可调整

由于偏置距的设计不同, 可以用来满足不同的空间设计需求, 例如汽车的话, 可以满足车辆的离地间隙要求, 提高汽车的通过性。

二 准双曲面齿轮加工的方法

准双面齿轮由Gleason Work 1925引进的, 至今已经发展了很多年了。目前国内也有很多设备可以加工, 但是比较高精度高端的加工还是主要由国外的设备Gleason 和奥立康的设备。在精加工方面主要有磨齿工艺和研磨工艺两种, 但是对于的切齿工艺则要求不同, 磨齿工艺的话,切齿工艺推荐用面铣式, 而研磨 则推荐面滚式切齿工艺加工.

面铣式加工出来的齿轮是渐缩齿, 面滚式加工出来的是等高齿, 也就是说, 在大小端面处的齿高是一样的。

通常的加工工艺流程大致都是 热前加工, 热处理后, 再精加工。对于面滚式Face Hob类型的, 热后需要研磨配对, 通俗讲, 一同研磨的这对齿轮在后面装配时候要依旧保持配对。但是对于磨齿工艺精加工工艺的齿轮, 理论上来说可以无需配对使用, 但是在实操过程中, 考虑到装配误差和系统变形的影响, 多依旧采用配对模式。

三 准双曲面的设计和开发比较复杂, 尤其是在使用工况或者要求较高的高端产品中, 对齿轮的强度,噪音,传动效率, 重量以及尺寸都有要求。所以在设计阶段通常需要综合多个方面的因素通过迭代来寻找平衡点。开发过程中也通常要对齿印在装配可允许的变动范围内做调整,保证因为尺寸链的累积, 系统变形等因素的实际条件下, 依旧可以达到理想的性能水平。国内有Gleason 和奥利康的中国代理商, 也有很多企业采购了他们的高精端设备, 通常他们会提供机器操作的培训, 但是设计这块, 国内熟练掌握的人还是比较少, 一方面是设计培训费用昂贵且都是全英文环境, 对企业资金及人员要求较高, 另一方面,国内大多还是停留在来图加工的阶段, 未建立自己的设计研发队伍。